申 虹（中國通信建設集團設計院有限公司，北京 100076）
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摘要：量子保密通信是未來提升信息安全保障能力的重要技術手段之一。介紹了基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子保密通信關鍵技術，探討了量子保密通信應用示范及標準化研究最新進展，提出了量子保密通信的系統(tǒng)架構和典型網絡組織；同時為了更好地與現(xiàn)有通信系統(tǒng)融合，提出了一種QKD系統(tǒng)與大容量光通信系統(tǒng)共纖傳輸方案；最后對量子保密通信的發(fā)展前景進行了展望。
關鍵詞：量子密鑰分發(fā)；量子保密通信；共纖傳輸；波分復用
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2019.05.015
引言
上世紀中葉，人類以量子力學為基礎開始認識和利用微觀物理規(guī)律，推動產生了激光器、半導體和原子能等具有劃時代意義的重大科技突破。進入21世紀，量子技術與信息技術深度融合，第2次“量子革命”正在到來。量子信息科學是量子力學與信息科學等學科相結合而產生的新興交叉學科，目前其重點發(fā)展方向包括量子通信、量子測量和量子計算3個領域，分別以面向無條件安全的保密通信、超強的計算能力、精密探測突破了信息科學的經典極限。量子信息科學將為信息社會的演進提供強勁動力。
量子計算利用“量子比特”量子疊加態(tài)的特性，通過量子態(tài)的受控演化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲計算。隨著量子比特數(shù)量增加，量子計算算力可呈指數(shù)級規(guī)模拓展，理論上具有經典計算無法比擬的超強并行處理能力。以IBM的超級計算機BlueGene為例，它需要花費上百萬年才完成的數(shù)據(jù)處理，而量子計算機只需要幾秒鐘。如果將量子計算比喻成矛，將有望“吾矛之利，于物無不陷也”。量子計算在帶來強大算力的同時，也將引發(fā)全新信息安全挑戰(zhàn)�，F(xiàn)有公鑰體系的安全性是基于單向計算復雜度的數(shù)學難題，即便增加算法復雜度和密鑰長度，也難于抵御量子計算攻擊，經典加密通信面臨嚴重威脅。當前信息社會和數(shù)字化經濟時代，信息安全形勢日益復雜，量子保密通信技術應運而生，將以“吾盾之堅，莫之能陷也”為目標構建信息安全關鍵屏障。
本文將介紹基于QKD的量子保密通信關鍵技術、量子保密通信技術應用示范及標準化情況、網絡架構和典型網絡組織，及其發(fā)展前景，并提出發(fā)展建議，為量子保密通信發(fā)展、應用、規(guī)模部署提供參考。
